DE2063549A1

DE2063549A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Her stellung von gefügten Behaltern mit einem Mantel aus Schaumkunstharzfohe

Info

Publication number: DE2063549A1
Application number: DE19702063549
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-12-24
Filing date: 1970-12-23
Publication date: 1971-07-01
Also published as: IE34830B1; BR7024922D0; NL7018648A; SE366246B; BE760792A; DE2063549B2; CA927068A; CH527048A; FR2074248A5; GB1333109A; ES387311A1; IE34830L; JPS4922168B1

Description

Jf.

Jingo Seto
Tokio (Japan)

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von gefügten Behältern mit einem Mantel aus Schaumkunstharzfolie

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zum Herstellen von Behältern mit einem Mantel aus einer thermoplastischen Schaumkunstharzfolie und einem Boden, der aus einer thermoplastischen Schaumkunstharzfolie oder einem anderen geeigneten Material besteht. Insbesondere betrifft die Erfindung ein neuartiges Verfahren zum Herstellen von gefügten Behältern, z.B. gefügten Bechern, deren Mantel aus einem Mantel-Rohling hergestellt wird, der aus einer thermoplastischen Schaumkunstharzfolie ausgeschnitten worden ist. In diesem Verfahren werden die Bndteile des Hantel-Kohlings miteinander verschweißt und wird mit dem Mantel-Rohling mechanisch oder durch Schweißen ein abgewogenes oder abgeschnittenes Bodenmaterial verbunden, das aus geschäumtem oder ungeschäumtem thermoplastischen Kunstharz in Porm eines Pulvers, eineo gepreßten Pulvers oder einer Folie oder aus einem geeigneten blattförmigen nichtthermoplastischen Material besteht.

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BAD ORIGINAL

Zu den thermoplastischen Schaumloinstharzfolien, aus denen der Mantel-EonIing hergestellt werden kann, gehören geschäumte Folien aus Polystyrol., Polyäthylen und Polyvinylchlorid. Als Bodenmaterial· kann man z.B. geschäumtes und ungeschäumtes Polystyrol, Polyäthylen und Polyvinylchlorid, ferner duroplastische Kunstharze, wie Phenol- und Harnstoffharze, und nichtthermoplastische Materialien, z.B. Papier, Pappe,⁰ wasserfeste Pappe, Holzblätter, Aluminiumfolie und Weißblech verwenden.

Wenn man als Bodenmaterial ein nichtthermoplastisches Material verwendet, wird dieses mit dem thermoplastischen Hantel-Rohling natürlich nicht verschweißt, sondern mechanisch verbunden, indem der Umfangsteil des Bodenmaterials dicht mit dem unteren Umfangsteil· des unter Erhitzung nachschäumenden Mantel·- Rohlings verbunden wird.

Materiaiien, die ieicht Feuchtigkeit aufnehmen, z.B. Papier, können sofort gekiebt werden und werden daher zur Massenfertigung von Behäitern, z.B. von geklebten Papierbechern verwendet. Dagegen sind Kunstharze bisher kaum für die Herste^ung von Sinwegbehäitern, z.B. ilinwegbe ehern, verwendet worden, die billig sein müssen. Kunstharze werden aber häufig zur Herstellung von gepreßten Behältern verwendet, die für mehrmaligen G-ebrauch bestimmt sind und daher teurer sein dürfen. Kunstharze sind warmpreßbar und es gibt kein geeignetes Bindemittel für sie. Insbesondere kann man eine thermoplastische Sehaumkunstharzfolie nicht heißsiegeln und gibt es kein dafür geeignetes Bindemittel·. Wenn. aus einer derartigen Scüaumkunstharzfolie unter Verwendung eines Bindemittels der Mantel eines Behälters hergestellt werden-sol·!, weist dieser an den mit dem Bindemittel versehenen, einander überläppenden Rändern des Mantels und an der Klebnaht zwischen dem Mantel und dem Boden Spalte auf, durch die eine in den Behälter gegossene Flüssigkeit entweichen kann. Aus diesem Grunde war die Herste^ung von befriedigenden gekiebten Behältern bisher schwierig."

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Die Erfindung ermöglicht dagegen ohne weiteres die Herstellung von "befriedigenden und "billig herstellbaren gefügten Behältern. Dabei bedeutet der Ausdruck "gefügt", daß Teile des Behälters durch Schweißen oder mechanisch fest miteinander verbunden sind. Bei der Herstellung von gefügten Behältern gemäß der Erfindung werden 3chaumkunstharsfolien verwendet, z.B. Schaumpolystyrol-Papier, das billigste aller in der Behälterherstellung verwendeten Kunstharzmaterialien, weil dadurch die Herstellungskosten der Behälter herabgesetzt werden und leicht und wirtschaftlich bedruckbare Behälter hergestellt werden können. Wenn man einen üblichen warmgepreßten Eunststoffbecher herstellen will, der mit einem Aufdruck versehen ist, muß der Druck nach dem Warmpressen mit Hilfe einer gekrümmten Matrize mit niedrigem mechanischem Wirkungsgrad vorgenommen werden; für diesen Zweck kann man keine Hoehleistungs—Rotationsdruckmaschine oder -presse verwenden, wie sie zum Bedrucken des Papiermaterials für geklebte Papierbecher oder dergleichen dient. Infolgedessen ist das Bedrucken der warmgepreßten Kunststoffbecher unwirtschaftlich.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist industriell anwendbar und ermöglicht die Verwendung einer Rotationsschnelldruckpresse zum Bedrucken einer Schaumstoffolie, aus der danach die Mantel-Rohlinge ausgeschnitten werden. Das Bedrucken kann daher vor der Herstellung der gefügten Behälter erfolgen, die dann aus den Mantel-Rohlingen'und dem Bodenmaterial hergestellt werden. Zu diesem Zweck werden die einander überlappenden Ränder miteinander verschweißt und werden gleichzeitig die unteren Umfangsteile der Mantel-Rohlinge mit dem Umfang des Bodenmaterials verschweißt oder auf andere Weise fest verbunden. Durch einen Preßvorgang kann man die Randteile der so erhaltenen Behälter versteifen.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. IA, IB und IC schematisch die Zellenstruktur eines Stückes einer thermoplastischen Schaumkunststoffolie im ursprünglichen, im gepreßten bzw. im nachgeschäumten Zustand.

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2 erläutert in einem Schema die unerwartet gute Biegsamkeit der in Fig. IB gezeigten, gepreßten Schaumstoffolie.

Pig* 3 zeigt Mantel-Rohlinge, die aus einer gepreßten oder ungepreßten thermoplastischen Schaumkunstharzfolie ausgeschnitten werden sollen.

Fig. 4· zeigt schaubildlich eine Einrollmäschine zum Einrollen der Mantel-Rohlinge zu einem Rohr oder einem konischen Zylinder.

Mg. 5λ zeigt in einer Anzahl -von Querschnittsdarstellungen die allmähliche Verformung des Mantel-Rohlings zu einem Rohr in einer Einrollform der Einrollmaschine» Fig. 5 B zeigt mehrere in übt längsrichtung der Einrollform aufeinanderfolgende. Querschnitte derselben. ·

Fig» 6 zeigt schaubildlich den zu einem Rohr eingerollten Mantel-Rohling.

Fig. 7 zeigt im Vertikalschnitt eine Matrize und einen Stempel, die einen vorherbestimmten, begrenzten Formhohlraum begrenzen, der einen Mantel-Rohling und ein Bodenmaterial enthält.

Fig. 8 zeigt in einem Vertikalschnitt einen gefügten Behälter, der aus dem Mantel-Rohling und dem Bodenmaterial durch Erhitzen in dem vorherbestimmten, begrenzten Formhohlraum zwischen den in Fig. 7 gezeigten Werkzeugen hergestellt worden ist.

Fig. 9 zeigt in einem Querschnitt den gefügten Behälter nach Fig. 8, dessen oberer und unterer Rand durch Pressen versteift und verfestigt worden sind.

Fig. 10 zeigt zum besseren Verständnis in einem Vertikalsehnitt die Abmessungen der wesentlichen 'feile der Werkzeuge gemäß Fig. 8. · .

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Fig. 11 zeigt in einem Tertikaischnitt andere, aus einer Matrize und einem Stempel bestehende Werkzeuge, die ebenfalls im Rahmen der Erfindung verwendet werden können.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung ausführlicher erläutert. Fig. IA zeigt- in einem Schema die Zellenstruktur einer thermoplastischen Schaumkunstharzfolie, z.B. aus stark geschäumtem Polystyrol-Papier, zu deren Herstellung ein Ausgangsharz geschäumt wird, bis der gebildete Schaum etwa das 7-10-fache Volumen des Ausgangsmaterials hat, worauf der Schaum zu den gewünschten Folien verarbeitet wird. Damit eine Folie mit einem Schäumverhältnis von 7-10 mit gutem Erfolg bei der Herstellung von gefügten Behältern, z.B. von gefügten Bechern, verwendet werden kann, muß die Folie eine Stärke von 0,65-1 mm haben, so daß die erhaltenen Becher sich beim Erfassen mit der Hand nicht unzulässig verformen. Eine thermoplastische Schaumkunstharzfolie mit dieser Stärke und einer Zellenstruktur, wie sie in Fig. IA gezeigt ist, hat nur eine geringe Biegsamkeit und kann daher nicht zu einem Rohr eingerollt werden, wie dies für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Behälters erforderlich ist. Man kann sie auch nicht ohne Beschädigung, z.B. Bruch oder Knicken, mit einer Rotationsdruckpresse bedrucken.

Mach einem Merkmal der Erfindung wird eine thermoplastische Schaumkunstharpfolie mit einem Schäumverhältnis von mehr als etwa 7 zunächst mit'Hilfe von zwei Preßwalzen einheitlich so weit gepreßt, daß die Stärke der gepreßten Folie kleiner ist als 2/3 der Stärke der ursprünglichen Folie. Man kann dieses Pressen bei der Umgebungstemperatur und zu jedem Zeitpunkt vornehmen, wenn die Schaumstoffolie nach ihrer Herstellung auf eine Temperatur abgekühlt ist, bei welcher ihre Zellenstruktur bei einem derartigen Pressen nicht verschweißt. Die gepreßte Schaumkunststoffolie hat flache Zellen, wie dies in Fig. IB gezeigt ist, zum Unterschied von der räumlichen Form der Zellen in der ursprünglichen Schaumstoffolie (Fig. IA). Die gepreßte Schauinstoffolie hat eine höhere Zugfestigkeit und eine höhere Biegsamkeit als die ursprüngliche Schaumstoffolie und ist so biegsam,

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daß sie zur Herstellung des Behälters eingerollt und gebogen bz;w.. umgebogen werden kann, ohne daß sie dabei bricht und knijCkt . ,,-.-=- (Fig. 2). Infolgedessen kann die Folie wie Papier mit Hilfe einer Rotatiqnsdruckpresse wirtschaftlich mit einem ansprechenden-Aufdruck versehen werden. Der Preßschritt kann entfallen, wenn die thermoplastische Schäumstoffolie weniger stark geschäumt ist, d.h., wenn sie ein Sehäumverhältnis von weniger als e-twa 7 hat, was bei Schaumpolystyrol einem spezifischen Gewicht _:von 1,6 entspricht-, weil bei einer derartigen Schaumstoffolie die Biegsamkeit mit abnehmender Stärke bzw. abnehmendem Schäumverhältnis zunimmt. Als Schäumverhältnis bezeichnet man das Verhältnis des Volumens des thermoplastischen Schaumstoffs zu dem Volumen des ursprünglichen ungeschäumten Thermoplasten. In der in Fig.. IB . gezeigten, gepreßten Folie kann ein Teil ihres durch das Pressen verursachten Steifheitsverlustes durch Erhitzen ausgeglichen werden, wobei sie je nach den Abmessungen des begrenzten Saun®, in dem sie erhitzt wird, nachschäumt oder nicht.

Die biegsame thermoplastische Schaumstoffolie 1 wird bedruckt. Danach werden Mantel-Rohlinge daraus ausgestanzt, die mit dem gewünschten Aufdruck versehen sind. Die Rohlinge 2 sind beispielsweise gemäß Fig. 3 fächerförmig. In der Fig. 3 sind mit I₁, I₂ und h die Länge des oberen Bogens, die länge des unteren Bogens bzw. die Höhe zwischen dem oberen und dem unteren Bogen bezeichnet. Der nach dem Ausstanzen der Rohlinge 2 aus der Folie verbleibende Abfall kann in einer Mühle zu einem Pulver vermählen werden, das bei der Herstellung des gefügten Behälters als Bodenmaterial 10 verwendet werden kann. Die Mantel-Rohlinge 2 werden einzeln nacheinander in einer Einrollmaschine verarbeitet (Fig.A), Diese besitzt einen Einrollzylinder 3, einen Beschiekungsstößel 4, Abwärtsschieber 5 und ein Auflager'6. Gemäß Fig» 4 wird der Mantel-Rohling auf das Auflager 6 gelegt und dann mittels des Beschickungsstößels 4 in den oberen Teil des Einrollzylinders 3 gedrückt. Nach dem Rückzug des Beschickungsstößels wird der teilweise eingerollte Rohling im oberen Teil des Zylinders 3 festgehalten, weil die Enden des Rohlings an Halterippen 3* angreifen,

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die gemäß Fig. 5B im Innern des BinrollZylinders angeordnet sind. Danach wird der Rohling in dem Einrollzylinder allmählich abwärtshewegt und zu diesem Zweck von den Abwärtsschiebern 5 abwärtsgesehöben, die an dem Rohling mit Haken angreifen und sich an der Außenumfangsfläche des Einrollzylinders auf- und abwärtsbewegen können. Da sich der Querschnitt des EinrollZylinders gemäß Fig. 5B nach unten hin verändert, wird auch der Querschnitt des Rohlings entsprechend verändert, wenn sich der Rohling an der Innenseite des Zylinders 3 abwärtsbewegt (Fig. 5A). Der fertig eingerollte Rohling hat gemäß Fig. 6 die Form eines Rohrs oder konischen Zylinders und wird aus dem Einrollzylinder in eine Matrize 8 überführt, die dann auf geeignete V/eise, z.B. mit einer Drehscheibe, unter einen zu der Matrize komplementären Stempel 7 (Fig. 7) bewegt wird, der mit einer nicht gezeigten Preßvorrichtung verbunden ist. In die den eingerollten, rohrförmigen Rohling 2 enthaltende Matrize 8 wird dann der Stempel 7 derart abwärtsbewegt, daß zwischen den Werkzeugen 7 und 8 ein vorherbestimmter, begrenzter Formhohlraum vorhanden ist.

Fig. 7 zeigt den Zustand des zylindrisch eingerollten Rohlings 2 und eines Bodenmaterials 10, die sich in dem vorherbestimmten, begrenzten Formhohlraum zwischen der Matrize und dem Stempel befinden, vor dem ürhitzen der Teile 2 und 10. Die Breite des vorherbestimmten, begrenzten Formhohlraums soll vorzugsweise kleiner sein als das Dreifache, insbesondere als das 1,7-fache der Wandstärke des Mantel-Rohlings. Um die Erläuterung zu erleichtern, kann man annehmen, daß dieser Formhohlraum in zwei Teile geteilt ist, von denen der eine den rohrförmigen Mantel-Rohling und den Umfangsteil des Bodenmaterials 10 und der andere das Bodenmaterial bis auf den genannten Um-f angst eil enthält. Diese Teile.werden nachstehend als Mantelaufnahmeteilraum bzw. Bodenaufnahmeteilraum bezeichnet. Das Bodenmaterial 10 wird in den ,zylindrischen Rohling 2 eingebracht,' ehe die den Rohling 2 enthaltende Matrize 8 unter den Stempel 7 bewegt wird.

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In dieser Ausfülirungsform werden die Mantel-Rohlinge aus einer Schaumpolystyrolfolie hergestellt und wird als Bodenmaterial ein Schaumpolystyrolpulver verwendet, das durch Pulverisieren des Abfalls der Schaumpolystyrolfolie nach dem Ausstanzen der Mantel-Rohlinge erhalten worden ist.

G-emäß Pig. 7 wird der Stempel 7 in die Matrize 8 in eine solche Stellung bewegt, daß zwischen diesen beiden Werkzeugen der vorherbestimmte, begrenzte Pomihohlraum vorhanden ist, in dem der Mantel-Rohling 2 und das Bodenmaterial 10 unter Wärmeeinwirkung nachgeschäumt werden sollen, bis das nachgeschäumte Material den begrenzten Pormhohlraum vollständig oder fast vollständig ausfüllt. Wenn beispielsweise der Mantel-Rohling 2 aus gepreßtem Schaumpolystyrol mit einer Stärke von 0,5 mm besteht und seine nachgepreßten Endteile 2' und 2" eine Dicke von 0,5 mm besitzen, wie dies in Pig. 3 gezeigt ist, kann der Pormhohlraum zwischen den Werkzeugen 7 und 8 eine Breite von etwa 0,65 mm haben. Ein derartiger Rohling 2 kann aus einer gepreßten Schaumstoffolie ausgestanzt werden, zu deren Herstellung eine Ausgangsfolie aus Schaumpolystyrol von einer Dicke von 1 mm auf eine Dicke von 0,5 mm gepreßt wird. Die nachgepreßten Endteile 2', 2" des 0,5 mm starken, gepreßten Rohlings sind noch dünner als der übrige gepreßte Rohling, damit diese Endteile einander glatt überlappen können, wie dies in Pig. 9 bei 6 angezeigt ist, und der eingerollte Rohling 2 daher leichter und ohne ihn zu knicken und zu biegen in den Mantelaufnahmeteilraum des begrenzten Pormhohlraums zwischen den Werkzeugen 7 und 8 eingebracht werden kann.

Wenn sich die Matrize und der Stempel in dieser Stellung befinden und der eingerollte Rohling 2 und das Bodenmaterial 10 zwischen den Werkzeugen angeordnet sind, wie dies in Pig. 7 gezeigt ist, wird der Stempel auf eine Temperatur erhitzt, die etwa in dem Bereich zwischen 85° C und dem Schmelzpunkt des eingerollten Rohlings liegt. Zu diesem Zweck wird ein Heizmedium, z.B. Öl, Dampf oder dergleichen, durch eine Heizleitung 7d und

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eine Stempelheizkammer 7k zu einer Abströmleitung 7e geführt. Gleichzeitig wird die Matrize 8 erhitzt, indem ein Heizmedium in der vorstehend angegebenen Weise durch eine Matrizenheizkammer 8f geführt wird. Dadurch werden der Rohling 2 und das Bodenmaterial 10 zwischen den Werkzeugen 7 und 8 erhitzt und in einen plastischen, klebfähigen Zustand überführt. Wenn in dieser Phase an den j?ormhohlraum zwischen den Werkzeugen 7 und 8 über eine obere und eine untere leitung 7f bzw. 7h und über eine obere und eine untere Öffnung 7i bzw. 8i ein Vakuum angelegt wird, werden der Rohling 2 und das Bodenmaterial 10 nachgeschäumt, so daß der Formhohlraum zwischen den Werkzeugen Ton dem nachgeschäumten Mantel (2a + 2b + 2c) und dem nachgeschäumten Boden 10a fast ausgefüllt wird und die einander überlappenden -^nd teile miteinander verschweißen, was durch den Druck unterstützt wird, den der Rohling 2 beim Nachschäumen auf diese Endteile ausübt, Ferner wird dabei der nachgeschäumte Boden 10a fest mit dem unteren TJmfangsteil des nachgeschäumten Rohlings verbunden (Fig. 8). Wie aus dieser Figur hervorgeht, besteht der auf diese V/eise erhaltene, gefügte Behälter aus dem nachgeschäumten Hantel mit dem oberen Rand 2a, dem Manfcelkörper 2b und dem unteren Rand 2c und aus dem nachgeschäumten Boden 10a. Ba das Bodenmaterial in diesem Fall aus thermoplastischem Schavupkunstharzpulver besteht, werden die Teilchen dieses Pulvers bei -?iner Erhitzung durch die erhitzten Werkzeuge unter einem atmosphäre .-hen Druck oder vorzugsweise unter einem Vakuum miteinander verschweißt. Da sich der Hantel-Rohling 2 in dem sehr kleinen, vorherbestimmten üOrmhohlraum zwischen den Werkzeugen 7 und 8 befindet, kann er sich nur wenig ausdehnen, so daß er beim Machschäumen in der Umfangsrichtung praktisch nicht schrumpft und daher sein Aufdruck bei seiner Erhitzung nicht beeinträchtigt wird, obwohl das Ausdehnen eines derartigen dtückes in der Richtung seiner Wandstärke notwendigerweise zu einer Schrumpfung des Stückes in seiner Umfangsrichtung führt.

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Wenn der Mantel-Rohling 2 beispielsweise aus einer 0,5 mm starken, kaltgepreßten Folie -ausgestanzt worden ist, die durch Kaltpressen einer 1 mm starken Schaumpolystyrolfolie auf eine Dicke von 0,5 mm erhalten wurde, würde bei der Erwärmung des Hantel-Rohlings 2 in einem freien Raum unter einem Unterdruck seine Wandstärke von 0,5 mm auf etwa 4· mm zunehmen» Da der vorherbestimmte, begrenzte Formhohlraum zwischen den Werkzeugen 7 und 8 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jedoch nur eine Breite von 0,65 mm hat, kann sich der in diesem Formhohlraum befindliche Rohling 2 nur bis zu einer Wandstärke von 0,65 mm ausdehnen und wirkt die in dem Rohling 2 entwickelte überschüssige Treibkraft auf die Zellenstruktur des Rohlings ein, in der infolgedessen eine örtliche Ausdehnung und Schrumpfung, eine Versehweißung und dergleichen stattfinden. Während der gepreßte Rohling 2 flache Zellen hatte, erhält der Rohling jetzt eine komplizierte und dichtere Zellenstruktur, wie sie in Fig. IC gezeigt ist. Der auf diese Weise behandelte Rohling 2a + 2b + 2c bildet den Hantel des gefügten Behälters und besitzt eine geringere Biegsamkeit als der gepreßte Rohling, hat aber wieder eine etwas höhere Steifheit als dieser. Durch diese Wärmebehändlung werden ferner unter der Wirkung des Treibdruckes des erhitzten Rohlings 2 auf das Material diese beiden Teile fest miteinander verbunden, so daß ein gefügter Behälter, in dem vorliegenden Fall ein Becher, erhalten wird, der C.US einem Mantel 2a + 2b + 2c und einem Boden 10a besteht und in Fig. 8 gezeigt ist.

Der Mantel-Rohling 2 ist bei seiner Erhitzung in dem Hantelaufnahmeteilraum zwischen den"Werkzeugen 7 und 8 im wesentlichen luftdicht eingeschlossen, so daß er selbst in dem breiteren Oberteil 11 und dem breiteren Unterteil 12 des Formhohlraums kaum nachschäumt. In dem Oberteil 11 wird der obere Rand 2a des gewünschten Behälters und in dem Unterteil 12 wird der untere Rand 2c des Behälters ausgebildet. Der erhitzte Rohling kann nicht so stark aufschäumen, daß er die breiteren Teile des Formhohlraums ausfüllt, weil dieses Aufschäumen durch die Druckwirkung der sich bei der Erhitzung ausdehnenden loift auf den in dem Formhohlraum befindlichen Rohling verhindert wird. Diese breiteren Teile des Formhohlraums sind um etwa 2-3 mm breiter als

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der übrige Teil des Formhohlraums zwischen den Werkzeugen. Der erhitzte Rohling 2 kann sich jedoch ohne weiteres so weit ausdehnen, daß er die breiteren Teile des Formhohlraums und den Rest des Hantelaufnahmeteilraums ausfüllt, wenn der vorherbestimmte, begrenzte Formhohlraum mit der Atmosphäre verbunden oder ein Vakuum an ihn angelegt ist, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist.

Der breitere Unterteil 12 des Formhohlraums dient zur Aufnahme des unteren Behälterrandes und ist allgemein von der Fläche des scharf einwärts abgesetzten, unteren Teils 7a des Stempels 7» der Fläche des einv/ärts abgesetzten Bodenteils, der von dem Grund der Matrize 8 absteht, dem unteren !eil der Innenumfangswandung der Matrize 8 und dem oberen Ende eines Preßwerkzeuges 8e für den unteren Rand begrenzt. Dies geht aus den Figuren 7j 8 und 9 hervor.

Der breitere Oberteil 11 des Formhohlraums dient zur Aufnahme des oberen Behälterrandes und ist allgemein von der ringförmigen Vertiefung in dem oberen Teil der Innenumfangswandung der Matrize 8, der Außenumfangswandung des Stempels 7 und dem unteren Ende eines Preßwerkzeuges 7g für den oberen Rand begrenzt.

Wenn beim Erhitzen in dem vorherbestimmten Formhohlraum zwischen den Werkzeugen ein atmosphärischer Druck oder ein Unterdruck aufrechterhalten wird, füllt der nachschäumende Rohling 2 den Mantelaufnahmeteilraum des Formhohlraums im wesentlichen aus und verschweißen die thermoplastischen Harzteilchen des Bodenmaterials 10 miteinander· Ferner wird dabei der Umfangsteil des verschweißten Bodenmaterials mit dem unteren Umfangsteil des nachgeschäumten Rohlings vorzugsweise unter der Wirkung des Treibdruckes desselben verschweißt. Man erhält auf diese Weise den gewünschten, steifen Behälter, der aus dem Mantel 2a + 2b + 2c ,und dem Boden 10a besteht (Fig. 8).

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Manchmal ist es zweckmäßig, mindestens eine der miteinander zu verschweißenden flächen der einander gegenüberliegenden Endteile des rohrförmigen Mantel-Rohlings vor dem Erhitzen mit. einem hitzeempfindlichen Bindemittel zu überziehen. Ferner ist esin manchen Fällen zweckmäßig, vor dem Erhitzen ein hitzeempfindliches Bindemittel auf jenen Teil der Umfangsfläche des Bodenmaterials aufzutragen, der mit dem unteren Endteil des rohrförmigen Mantel-Rohlings verbunden werden soll. Ein Beispiel eines derartigen hitzeempfindlichen Bindemittels ist ein PoIyvinylacetat-Bindemittel, das von der Firma Sekisui Kagaku K.K. (Sekisui Chemical Industrial Co. Iitd.) unter dem Handelsnamen "S-Dine Sheet-P» geliefert wird.

Auch wann das Bodenmaterial 10 ein nichtthermoplastisches Material ist, z.B. Pappe, so daß man den Umfangsteil· des Materials 10 nicht mit dem naehgeschäumten Rohling verschweißen kann, ist eine feste und wasserdichte Verbindung zwischen dem Bodenmaterial 10 und dem unteren Rand 2c des nachgeschäümten Mantels möglich. In dem breiteren Unterteil 12 des Formhohlraums umspännt der erhitzte Mantel 2 fest den Umfangsteil des Bodenmaterials 10, weil die Treibkräfte, die in dem Mantel entwickelt werden, dei in die Hohlraumteile 7a und 8a nachschäumt, gegen die Seitenflächen des Umfangsteils des Bodenmaterials wirken. Wenn man als Bodenmaterial 10 ein nichtthermoplastisches Material verwendet, verfestigt man vorzugsweise die Verbindung zwischen dem Material 10 und dem Mantel 2, indem man das an der Matrize 8 befestigte Preßwerkzeug 8e für den unteren Rand durch Beaufschlagung einer unteren Druckkammer 8b mit einem Flüssigkeitsdruck aufwartsschiebt und dadurch den Rand 2c des nachgeschäumten Mantels nachpreßt, so daß der Boden des Behälters verstemmt wird. Dieses Nachpressen oder Verstemmen erfolgt Vorzugsweise unter einem Druck von bis zu 150 atü und insbesondere unter einem Druck von 70-100 atü.

Die vorstehend beschriebenen Behälter bzw. Becher sol-, len eine geringe Stapelhöhe haben und müssen daher dünnwandig ■ sein.

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Die vorstehend beschriebenen Behälter bzw. Becher haben eine Wandstärke von 0,65 mm, mit der die Becher jedoch noch nicht so griffest sind, daß sie mit der Hand erfaßt werden können. Die auf diese Weise erhaltenen Becher gemäß Pig. 8, deren Mantel und Boden aus Polystyrol bestehen, haben eine Griffestigkeit von nur etwa 240 g.(Die Griffestigkeit wird definiert als die Kraft, die erforderlich ist, um den oberen Rand des Bechers so weit einzudrücken, daß der Innendurchmesser des oberen Randes nur noch seinem ursprünglichen Radius entspricht.) Erst mit einer Griffestigkeit von mindestens 500 g aber ist ein derartiger Becher praktisch verwendbar.

Brflnislungsgemäß kann die Griffestigkeit eines derartigen Bechers ohne 'weiteres dadurch erhöht werden, daß das Preßwerkzeug 7g für den oberen Rand so weit abwärtsgeschoben wird, daß der obere Rand 2a des Bechers zu einem kompakteren Rand 2a* nachgepreßt wird (Fig. 9). Zum Abwärtsbewegen des Preßwerkzeuges 7g für den oberen Rand wird auf das V/erkzeug 7g durch einen nicht gezeigtenPreßmechanismus ein Abwärtsdruck ausgeübt, wenn die Flüssigkeit sdruckbeaufβchiagung eines oberen Druckraums 7b zweckmäßig durch Absaugen der Druckflüssigkeit aus dem Raum herabgesetzt wird. Dieser Preßvortung wird unter Wärmeeinwirkung durchgeführt, so daß der breitere Oberteil 2a des nachgeschäumten Mantels einen kompakteren Rand 2a' des Bechers bildet. Dieser kompaktere Rand 2a' hat eine beträchtlich höhere Dichte und eine festere Struktur, weil die Zellenwände des ursprünglichen Randes teilweise miteinander verschweißt sind. Wenn beispielsweise der ursprüngliche breitere Teil 2a des nach.^eschäumten Mantels eine Höhe von 5 mm und eine Wandstärke von 2,15 mm hat und dann so stark gepreßt wird, daß er einen kompakten Rand 2a' mit einer Höhe von nur 1 mm bildet, besitzt der mit diesem kompakten Rand versehene Bepher eine Griffeatigkeit von 540 g. Zum Herstellen eines derartigen kompakten oberen Randes arbeitet man vorzugsweise mit einem Druck bis zu 100 atü, insbesondere im Bereich von 60-80 atü. Auf diese Weise erhält man einen steiferen Becher.

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Durch die Ausbildung eines kompakten oberen Randes gemäß der Erfindung wird die Griffestigkeit eines mit diesem kompakten Rand versehenen Behälters stark erhöht, und dieser kompakte Rand ermöglicht den Verschluß der Behälteröffnung mit einem eingepreßten oder eingeschweißten Deckel, der aus einem geeigneten Material besteht. Beispielsweise kann ein eingepreßter Deckel aus Aluminiumfolie und ein eingeschweißter Deckel aus einer thermoplastischen Harzfolie bestehen. Dagegen kann die Öffnung eines Behälters mit einem ungepreßten Rand nicht mit einem eingepreßten oder eingeschweißten Deckel aus irgendeinem Material verschlossen werden, weil der Rand des Behälters viel zu weich ist.

Wenn ein noch steiferer Becher erwünscht ist, muß man auch den breiteren Unterteil 2c des Mantels in der oben angegebenen Weise pressen, indem das an der Matrize 8 angebrachte Preßwerkzeug 8e für den unteren Rand so gehoben wird, daß ein kompakter unterer Rand 2c' gebildet wird. Auf diese Weise erhält man einen noch steiferen Becher mit festeren oberen und unteren Rändern und einer festeren Verbindung zwischen Mantel und Boden.

Nach der Ausbildung des gewünschten Bechers in dem Formhohlraum zwischen den Werkzeugen 7 und 8 werden diese gekühlt, so daß der Becher abgekühlt wird und erstarrt und dann von den Werkzeugen getrennt werden kann.

Die Erfindung ermöglicht daher mit sehr geringen Kosten die Herstellung eines gut aussehenden, dünnwandigen, lecksicheren, gefügten Behälters, der eine hohe Griffestigkeit und eine gratfreie, glatte Naht besitzt und der gegebenenfalls auf wirtschaftliche Weise mit einem Aufdruck versehen worden ist.

Vorstehend wurde die erfindungsgemäße Herstellung eines gefügten Behälters, z.B. eines Bechers, in Form eines konischen Zylinders beschrieben. Die Erfindung kann jedoch auf die Herstellung von gefügten Behältern jeder beliebigen Form, z.B. in Form

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eines tetragonalen oder oktagonalen Prismas oder dergleichen, angewendet werden, wenn man eine entsprechend ausgebildete Einrollmaschine und entsprechend ausgebildete Werkzeuge verwendet.

V/enn der verwendete Mantel-Rohling 2 stark.schäumfähig ist, füllt er bei seiner Erhitzung beim Nachschäumen den Formhohlraum zwischen den Werkzeugen sowohl unter atmosphärischem Druck als auch unter einem Vakuum leicht aus. Dieser Druck bzw. dieses Vakuum werden an den Formhohlraum über die obere Leitung Tf und die untere Leitung Th angelegt.

Die nachstehenden Ausführungsbeispiele dienen dem besseren Verständnis der Erfindung.

Beispiel 1

Eine stark geschäumte Polystyrolfolie 1 (Schäumverhältnis etwa 10, Stärke 1 mm) wurde bei Zimmertemperatur zwischen zwei Preßwalzen auf eine Stärke von 0,5 mm gepreßt und dadurch so biegsam, daß sie ohne Beschädigung gebogen bzw. umgebogen werden konnte. Aus der gepreßten Folie wurden Mantel-Rohlinge 2 ausgestanzt, die einen oberen Bogen 1, von 235 mm, einen unteren Bogen l« ^on 150 mm und eine Höhe h von 89 mm hatten (I¹Xg. 3). Die Endteile 2' und 2" der Rohlinge 2 wurden in -einer Breite von 5 mm auf eine Dicke von 0,3 mm nachgepreßt (Fig. 3).

Die auf diese Weise vorbereiteten Rohlinge 2 wurden in einer Einrollmaschine zu einer bechermantelähnlichen Form eingerollt, wobei die dünneren Endteile 2^}, 2" einander bei 9 überlappten (Fig. 6).

Der auf diese Weise erhaltene Rohling 2 wurde in eine Matrize 8 eingesetzt, wobei sich ein etwaiger Aufdruck auf der Außenseite des Rohlings befand. Die Matrize hatte in ihrem oberen Teil eine Vertiefung mit einem Innendurchmesser 1, von T3 mm; ferner "war sie mit einem einen Außendurchmesser I₁, von 46 mm aufweisenden Preßwerkzeug für den unteren Rand versehen. Die Höhe

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der Matrize betrug 89 mm (siehe Pig. 10). Aus einernstarIc geschäumten Polystyrolfolie mit einer Stärke von 1 mm wurde ein kreisförmiger Boden-Rohling mit einem Durchmesser von 44,7 mm ausgestanzt und in die Matrize 8 eingesetzt. Gegenüber der Matrize 8 wurde dann ein Stempel 7 angeordnet, der einen oberen Teil mit einem Außendurchmesser I₇ von 44,7 mm, einen darunter befindlichen feil mit einem Außendurchmesser l_fi von 42,7 mm und einen scharf einwärts abgesetzten unteren Teil mit einem Durchmesser Iq von 42,7 mm hatte. Die Höhe 1,_Q des Stempels betrug 83 mm. Die Matrize 8 und der Stempel 7 waren mit je einem Preßwerkzeug 8e bzw. 7g für den unteren bzw. den oberen Rand versehen. In diesem Zeitpunkt war zwischen den Werkzeugen ein vorherbestimmter, begrenzter Formhohlraum vorhanden, dessen breiterer Oberteil 11 eine Höhe von 9 mm und eine Breite von 2,15 mm und dessen breiterer Unterteil eine Höhe von 11 mm und eine Breite von 3 mm hatte, während der dazwischenliegende Teil des Formhohlraums eine Breite von 0,65 mm hatte (Fig. 7). Die Höhe von 11 mm des Teils 12 des Formhohlraums setzt sich aus der Höhe von 5 mm des Teils 7a, der Stärke des Bodenmaterials von 1 mm und der Höhe von 5 mm des Teils 8a zusammen.

Dabei wird als Breite des Formhohlraums der Abstand zwischen dem Stempel und der Matrize bezeichnet.

Die in diesem Formhohlraum befindlichen Rohlinge 2 und IO wurden dann zum Nachschäumen 6 Sekunden lang erhitzt,indem Dampf unter 13 atü durch die Heizleitung 7d zu der Abströmleitung 8h geführt und nach dem Ablauf dieser Ileizzeit ein Vakuum an den Formhohlraum angelegt wurde. Danach wurde der Teil 2a des nachgeschäumten Mantels so gepreßt, daß der gepreßte Teil 2a' gebildet wurde. Zu diesem Zweck wurde das Preßwerkzeug 7g für den oberen Rand unter einem luftdruck von 70 atü über 6 mm der Höhe des breiteren Oberteils 11 des Formhohlraums abwärtobewegt. Ferner wurde durch Pressen des Teils 2c des nachgeschäumten Mantels der gepreßte Rand 2c' gebildet. Zu diesem Zweck wurde das Preßwerkzeug 8e für den unteren Rand unter einem Luftdruck von 60 atü über 3 mm der Höhe des breiteren Unterteils 12 des Formhohlraums

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gehoben. Zu Beginn des mit Hilfe der Handpreßwerkzeuge durchgeführten Preßvorgangs wurde durch die Heizleitung 7d und die Abts tr umleitung 8h, die auch als Kühlleitungen verwendet werden kön nen, Kühlwasser von 18° G geführt. Mit Hilfe einer geeigneten Wasserpumpe wurde dieses Umwälzen des Kühlwassers unter einem Druck von 5 atü aufrechterhalten. Durch die obere Druckluftleitung 7f wurde Luft unter einem Druck von 1,5 atü geführt, wodurch der Stempel 7 aus der Matrize 8 herausbewegt wurde, während der gefügte Behälter in der Matrize blieb. Danach wurde durch die untere Druckluftleitung 8k Auswerfluft unter 1,5 atü geführt, wodurch der gewünschte, becherartige gefügte Behälter aus der Matrize 8 ausgeworfen wurde. Der fertige Behälter hatte ein Gewicht von 2,1 g, ein Fassungsvermögen von etwa 200 cm und eine Höhe von 80 mm. Auf der Außenfläche besaß er einen unverzerrten Aufdruck. Der obere Sand 2a' hatte einen Außendurchmesser von 73 mm, der untere Rand 2c' einen Außendurchmesser von 46 mm und einen Querschnitt von 3 mm χ 2,15 nun und der Mantelkörper 2b eine Wandstärke von 0,65 mm. Danach wurden die so erhaltenen beeherartigen Behälter auf Griffestigkeit geprüft.

A. Griffestigkeit

Zur Prüfung einiger der Behälter wurde eine Quetschvorrichtung verwendet j die aus einem starren Auflager aus nichtrostendem otahl und eiiis.!* kreisförmigen Quetschscheibe aus nichtrostendem Stahl mit einer Dicke von 2 mm und einem Durchmesser von 80 ram bestand. Diese Scheibe kann sich über dem Auflager auf- und abwärtsbewegen und bleibt dabei in einer zu dem Auflager parallelen Lage.

Der zu prüfende Behälter wurde zunächst mit einer solchen Neigung auf das Auflager gestellt, daß sich der höchste Punkt der Außenfläche des oberen Randes knapp unter der Mitte der Unterseite der Quetüchseheibe befand. Die Quetschsoheibe wurde allmählich gesenkt, bis sie diesen höchsten Punkt berührte. Dabei wurde d;.i3 Gewicht der Quetschscheibe so ausgeglichen, daß aie auf den Behälter keine Gewichts- oder sonstige Belastung ausübte. Zum Zusammenquetschen des Behälters wurden Gewichte

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auf die Quetschplatte aufgelegt, bis sich, unter der Wirkung der fortschreitend zunehmenden Gewichtsbelastung der Durchmesser des oberen Behälterrandes infolge seiner Verformung in der Quetschrichtung .auf den Radius des ursprünglichen oberen Behälterrandes verringert hatte. Dazu war eine Gewichtsbelastung von insgesamt 540 g erforderlich.

B. Haltefestigkeit des Bodens gegenüber einer Aufwärtskraft Von den übrigen Behältern wurden einige auf die Halte-

festigkeit des Bodens gegenüber einer von unten auf den Boden wirkenden Aufwärtskraft geprüft. Dabei wurde ebenfalls die vorstehend beschriebene Quetschvorrichtung verwendet.

Der zu prüfende Behälter wurde zunächst auf dem Auflager auf den Kopf gestellt (mit obenliegendem Boden). Auf den Boden 10a des Behälters wurde dann ein zylindrischer Holzklotz mit einem Durchmesser von 30 mm, einer Dicke von 10 mm und einem Gewicht von 7 g derart gelegt, daß der Holzklotz den unteren Rand 2c' nicht berührte. Dann wurde die Quetschscheibe mit der oberen Fläche des Holzklotzes in Berührung gebracht und wurden Gewichte auf die obere Fläche der Quetschscheibe aufgelegt, bis unter der fortschreitend zunehmenden Gewichtsbelastung der Boden 10a aus dem unteren Rand 2c' herausrutschte und auf das Auflager fiel. Dies erfolgte bei einer Gewichtsbelastung von 2,1 kg.

0. Haltefestigkeit des Bodens gegenüber einer Abwärtskraft

Die übrigen Behälter wurden auf die Haltefestigkeit des Bodens gegenüber einer von oben auf den Boden ausgeübten Abwärtskraft geprüft.

FUr diese Prüfung muß man ein zusätzliches Auflager verwenden, das aus einer Platte aus nichtros bendem Stahl besteht, mit vier Füßen versehen ist und ein kreisförmiges Loch besitzt, das so groß ist, daß es den. Prüfling so aufnehmen kann, daß dieser nur an dem auswar to vorstehenden Teil seines oberen Randes abgestützt ist.

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Zur" Prüfung wurde auf das Auflager des Prüfgeräts dieses zweite Auflager gestellt, das ein kreisförmiges Loch mit einem Durchmesser von 70 mm und vier Füße mit einer Höhe von 100 mm hatte. Der Prüfling wurde mit untenliegendem Boden in das Loch eingesetzt und nur durch die Auflage des vorstehenden Teils seines oberen Randes auf dem an das Loch angrenzenden Teil der nichtfoücenden Stahlplatte des zweiten Auflagers abgestützt. Dann wurde auf den Boden des Behälters ein zylindrischer Holzstab mit einem Durchmesser von 30 mm, einer Länge von 100 mm und einem Gewicht von 69 g gestellt. Die Quetschscheibe des Prüfgeräts wurde mit dem oberen Ende des_ Holzstabes in Berührung gebracht. Danach wurden auf die Quetschscheibe Gewichte aufgelegt, bis unter der fortschreitenden G-ewi ent s "belastung ein Teil des Bodens und ein Teil des den Hohlraum 8a einnehmenden unteren Bereichs des unteren Randes 2c' des Behälters zerstört wurden, so daß der Holzstab durch den zerstörten Boden hindurchfiel·. Dazu war eine Gewichtsbelastung von 3,4 leg erforderlich.

Beispiel 2

Es wurde wie im Beispiel 1 vorgegangen, jedoch ohne das Pressen des oberen und des unteren Randes 2a bzw. 2c. Man erhielt auf diese V/eise einen gefügten Behälter, der ein Gewicht von 2^L g, ein Fassungsvermögen von etwa 220 cm , eine Höhe von 85,5 mm, einen oberen Rand 2a mit einem Außendurchmesser von 73 mm, einer Wandstärke von 2,15 mm und einer Höhe von 7 mm und einen unteren Rand 2c mit einem Außendurchmesser von"46 mm hatte. Der in dem Teil 11 des Formhohlraums befindliche Teil des Mantel-Rohlings hatte eine Wandstärke von 0,5 mm und eine Höhe von 9 mm. Bei seinem unter Erhitzung erfolgenden Nachschäumen schrumpfte er in der Richtung seiner Höhe auf eine Höhe von 7 mm. Der Mantelkörper 2b hatte eine Wandstärke von 0,65 mm. Der in dem Teil 12 des Formhohlraums befindliche Teil des Mantel-Rohlings 2 nahm beim Aufschäumen in seiner Wandstärke von 0,5 mm auf 3 mm zu, während seine Höhe von 5 mm auf 3,5 mm abnahm, so daß dieser Teil des Mantel-Rohlings 2 mit dem Bodenmaterial 10 verschweißt wurde. Der Aufdruck auf dem durch Nachschäumen des Rohlings 2 gebildeten Behältermantel war weder verformt noch verzerrt.

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Der Behälter wurde in der im Beispiel 1 angegebenen Weise auf Festigkeit geprüft. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:
Α» Griffestigkeit 240 g

B. Haltefestigkeit des Bodens

gegenüber einer Aufwärtskraft ■ 2,1 kg

C. Haltefestigkeit des Bodens

gegenüber einer Abwärtskraft 2,8 kg

Beispiel 3

Unter Verwendung derselben Matrize und desselben Stempels wie im Beispiel 1 wurde ein fächerförmiger Mantel-Rohling 2 (oberer Boden 1, = 235 mm, unterer Boden I₂ = 150 mm, Höhe h = 89 mm) aus einer schwach geschäumten Polystyrolfolie 1 (Schäumverhältnis etwa 2, Stärke 0,3 mm) ausgestanzt, die nicht gepreßt worden war. Der Rohling 2 wurde zu einem. Rohr eingerollt und dann zusammen mit einem kreisförmigen Boden-Rohling 10, der einen Durchmesser von 44,7 mm hatte und aus einer stark geschäumten Polyäthylenfolie mit einer Stärke von 1 mm ausgestanzt worden war, in denselben vorherbestimmten Formhohlraum zwischen der Matrize und dem Stempel eingebracht wie im Beispiel 1. Zum Erhitzen der Rohlinge 2 und 10 v/urden die Werkzeuge 6 Sekunden lang erhitzt, indem Dampf unter 13 atü hindurchgeführt wurde. Die Rohlinge 2 und 10 wurden dann wie im Beispiel 1 eine Sekunde lang einem Vakuum ausgesetzt. Man erhielt auf diese Weise den in Pig. 8 gezeigten, gefügten Behälter, dessen oberer Rand 2a und dessen unterer Rand 2c mit Hilfe der entsprechenden Preßwerkzeuge 7g und 8e gepreßt wurden. Dann wurde der Behälter 5 Sekunden lang gemäß Beispiel 1 abgekühlt. Der auf diese Weise erhaltene, fertige Behälter hatte ein Gewicht von 3 g, ein Fassungsvermögen

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von etwa 200 cnr , eine Höhe von 80 mm, einen Mantelkörper mit einer Wandstärke von 0,65 mm und einen oberen Rand 2a' mit einer Wandstärke von 2,15 mm und einer Höhe von 3 mm. Der Boden 10a war in dem gepreßten unteren Rand 2c' durch die Stemmwirkung der bei ihrer Erhitzung in die Hohlräume 7a und 8a nachschäumenden Teile des Rohlings 2 auf das Bodenmaterial 10 festgelegt worden.·

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Der fertige Behälter war wasserdicht und hatte folgende lestigkeitswerte:

A. G-riffestigkeit . 570 g

B. Haltefestigkeit des Bodens

gegenüber einer Aufwärtskraft 2,0 kg

J. Haltefestigkeit des Bodens

gegenüber einer Abwärtskraft 2,8 kg

Beispiel 4

Aus einer schwach geschäumten Polyäthylenfolie (Schäumverhältnis etwa 5, Stärke 0,5 mm) wurde ein rechteckiger Hantel-Rohling 2 (Höhe 110 mm, Breite 178 mm, Stärke 0,5 mm) ausgestanzt, der dann zu einem Rohr eingerollt und in eine Matrize 14 eingesetzt wurde, deren Innenwandung einen geraden Zylinder bildete. Diese Matrize hatte eine Innenwandung mit einem vertieften oberen 'feil mit einem Durchmesser 1, von 57 mm und einem darunter angeordneten Teil mit einem Durchmesser I₇ von 53 mm. Die Innenwandung der Matrize hatte eine Höhe 1,q von 110 mm (Fig. IO und 11). Die Matrize 14 wurde mit einem Preßwerkzeug 14e für den unteren Behälterrand versehen. Dieses Werkzeug hatte eine Dicke von 3 mm und einen Preßhub von 5 mm. Dann wurde in die Matrize ein kreisförmiger Boden-Rohling von 51 mm Durchmesser eingesetzt, der aus einer 1 mm starken, schwach geschäumten Polyäthylenfolie ausgestanzt worden war. Danach wurde in die Matrize 14 ein Stempel 13 eingeführt, dessen scharf einwärts abgesetzter, unterer ■Teil 13a einen Durchmesser von 49 mm und eine Höhe von 5 mm hatte, während der übrige Teil des Stempels einen Außendurchmesser von 51 mm und eine Höhe (entsprechend 1,_Q in Fig. 10) von 102 mm hatte, go daß zwischen den Werkzeugen 13 und 14 ein vorherbestimmter, begrenzter üOrmhohlraum vorhanden war. Mit Hilfe einer hitzebeständigen Pumpe wurde Heizöl, wie es z.B. in einem Verbrennungsmotor verwendet wird, bei 190° 0 und unter einem Druck von 40 atü 8 Sekunden lang in einem Heizkreis umgewälzt, der eine Heizleitung 13c in dem Stempel 13 und eine Abströmleitung 14h in der Matrize 14 aufwies. Dadurch wurden die Werkzeuge 13 und 14 und der Mantel-Rohling 2 und der Boden-Rohling 10 erhitzt (Fig. 11). Die dabei in dem Formhohlraum zwischen

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den Werkzeugen nachgeschäumten Rohlinge wurden dann eine Sekunde lang einem Vakuum ausgesetzt, worauf der so erhaltene obere bzw. untere Rand mit Hilfe der entsprechenden Preßwerkzeuge 13g und 14-e unter einem Druck von 70 bzw. 60 atü gepreßt wurden. Der aus den nachgeschäumten Rohlingen bestehende, gefügte Behälter wurde 8 Sekunden lang gekühlt, indem ein Kühlöl von 20° C (dieses Öl war von derselben Art wie das Heizöl) mit Hilfe einer Pumpe unter einem Druck von 5 atü in dem Heizkreislauf umgewälzt wurde, der in diesem fall auch als Kühlkreislauf verwendet wurde.

Man erhielt auf diese Weise einen aus Schaumpolyäthylen bestehenden Behälter, der die Form eines geraden Zylinders hatte und ein Gewicht von 23 g, ein fassungsvermögen von 190 cm·⁵, eine Höhe von 97 mm, einen oberen und einen unteren Rand mit einem Außendurchmesser von 57 mm, einer Höhe von 3 mm und einer Wandstärke von 2 mm und einen Mantelkörper mit einem Außendurchmesser von 53 mm und einer Wandstärke von 1 mm besaß. Der Behälter wurde auf Festigkeit geprüft. Die Ergebnisse sind nachstehend angegeben. A.. Griffestigkeit 210 g

B. Haltefestigkeit des Bodens nicht meßbar, weil

gegenüber einer Aufwärtskraft Behälter zu weich

G. Haltefestigkeit des Bodens

gegenüber einer Abwärtskraft 2,2 kg

Beispiel 5

. Eine 1 mm starke Schaumpolystyrolfolie (Schäumverhältnis etwa 10) wurde bei Umgebungstemperatur auf eine Stärke von 0,5 mm gepreßt und dann mit einer Rotationsdruckpresse bedruckt. Aus der so behandelten Schaumpolystyrolfolie wurde ein rechteckiger Mantel-Rohling 2 mit einer Höhe von 110 mm, einer Breite von 178 mm und einer Stärke von 0,5 mm ausgestanzt. Der Rohling wurde zu einem Rohr eingerollt und dann in die auch im Beispiel 4-verwendete Matrize eingesetzt. In diese wurde ferner ein aus wasserdichter Pappe ausgestanzter kreisförmiger Bodan-Rohling 10 mit einem Durchmesser von 51 mm eingesetzt. Danach wurde der auch im Beispiel 4 verwendete Stempel so in die Matrize eingeführt,

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daß zwischen diesen Werkzeugen ein vorherbestimmter, begrenzter Formhohlraum vorhanden war, in dem die Rohlinge 2 und 10 mit Hilfe von Dampf unter 13 atü 8 Sekunden lang erhitzt und dann eine Sekunde lang einen Vakuum ausgesetzt wurden. Danach wurden der dabei gebildete obere Rand 2a und untere Rand 2c mit Hilfe der entsprechenden Preßwerkzeuge 13g und 14-e gepreßt, so daß die Ränder 2a' und 2c' entstanden. Danach wurde zum Kühlen des Behälters Kühlwasser von 18° 0 5 Sekunden lang mit Hilfe einer Pumpe unter einem Druck von 5 atü durch die obere Heizkammer 13k und die untere Heizkammer 14-f geführt.

Der auf diese Weise erhaltene Behälter hatte die Form eines geraden Zylinders, ein Gewicht von 4- g, ein Fassungsvermögen von etwa 190 cm^ und eine Höhe von 97 mm. Der obere Rand des Behälters hatte eine Höhe von 3 mm und eine Wandstärke von 2 mm. Der Hantelkörper des Behälters hatte eine Wandstärke von 1 mm. Der aus nichtthermoplastischer, wasserdichter Pappe bestehende Boden des Behälters war mit dem Mantel nicht verschweißt, aber infolge der von dem nachschäumenden thermoplastischen Material des Mantels während seiner Erhitzung auf das nichtthermoplastische Bodenmaterial· ausgeübten Verstemmwirkung mechanisch fest und dicht mit dem Mantel verbunden. Der Behälter war daher vollkommen wasserdicht.

Da beim Hachschäumen des in dem Formhohlraum erhitzten Rohlings 2 dessen Wandstärke von 0,5 mm auf 1 mm zunahm, wurden ein auf der Oberfläche des Behälters vorhandener Aufdruck, so weit er aus Buchstaben bestand, die so klein waren, daß sie in je ein Quadrat von 2-3 mm paßten, etwas undeutlich. Größere Druckzeichen, z.B. größere Buchstaben und Markenbilder, waren dagegen nach dem Nachschäumen noch fast ebenso deutlich erkennbar wie vorher.

Der Behälter wurde in der im Beispiel 1 angegebenen Weise auf seine Festigkeit geprüft. Die Ergebnisse waren wie folgt:

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A. Griffestigkeit

B. Haltefestigkeit des Bodens gegenüber einer Aufwärtskraft

C. Haltefestigkeit des Bodens gegenüber einer Abwärtskraft

982 g .

2,8 kg

4,2 kg (unterer Rand teilweise gebrochen)

Beispiel 6

Die Arbeitsweise nach Beispiel 5 wurde wiederholt. Als Bodenmaterial wurde jedoch anstelle des Rohlings 10 aus wasserdichter Pappe ein aus einer stark geschäumten Polystyrol· folie hergestelltes Pulver (Korngröße etwa 1 mnr) verwendet.

Der dabei erhaltene Behälter hatte dieselbe Form wie der im Beispiel 5 verwendete. Bei seiner Festigkeitsprüfung wurden folgende Ergebnisse erzielt:

A. Griffestigkeit 982 g

B. Haltefestigkeit des Bodens 1,8 kg (Boden ge

brochen)

gegenüber einer Aufwärtskraft C. Haltefestigkeit des Bodens gegenüber einer Abwärtskraft

1,8 kg (Boden gebrochen)

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Claims

Patentansprüche:

\l\ Verfahren zur Herstellung eines aus einem Mantel und einem j&oden "bestehenden Behälters, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mantel-Rohling für einen herzustellenden Behälter aus einer thermoplastischen Schaumkunstharzfolie ausgeschnitten und so zu einem Rohr eingerollt wird, daß sich die einander gegenüberliegenden Enden des Rohlings etwas überlappen, daß der rohrförmige Mantel-Rohling und ein Bodenmaterial für den Behälter in einem vorherbestimmten, begrenzten Raum gehalten werden, der einen Mantelaufnahmeteilraum und einen Bodenaufnahmeteilraum besitzt, wobei der Mantelaufnahmeteilraum so schmal ist, daß der in ihm enthaltene, rohrförmige Mantel-Rohling bei Erhitzung nachschäumen kann, ohne daß er in seiner Umfangsrichtung merklich schrumpft, wobei sich das Bodenmaterial in dem rohrförmigen Rohling etwas oberhalb des unteren Endes desselben befindet, und daß zur Bildung des Behälters der rohrförmige Mantel-Rohling und das Bodenmaterial in der genannten Anordnung unter dem atmosphärischen Druck oder einem Vakuum so erhitzt werden, daß der Mantel-Rohling nachschäumt und dabEi eine beträchtliche Treibkraft entwickelt, unter deren Wirkung die einander überlappenden Endteile des rohrförmigen Mantel-Rohlings miteinander verschweißt werden und gleichzeitig das untere Ende des rohrförmigen Mantel-Rohlings fest mit dem Umfangsteil des Bodenmaterials verbunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelaufnahmeteilraum oben einen oberen Randaufnahmeteil besitzt, der breiter ist als der übrige Mantelaufnahmeteilraum, so daß der in dem breiteren oberen Randaufnahmeteil befindliche obere Teil des rohrförmigen Mantel-Rohlings bei seiner Erhitzung unter Bildung des oberen Randes des Behälters nachschäumt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelaufnahmeteilraum unten einen unteren Randaufnähmeteil besitzt, der breiter ist als der übrige Mantelaufnahmeteilraum, so daß der in dem breiteren unteren Randaufnähmeteil befindliche untere Teil des rohrförmigen Mantel-Rohlings bei seinem

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Erhitzen nachschäumt und dabei eine Treibkraft entwickelt, die von allen Seiten gegen dan Umfangsteil des in dem "breiteren unteren Bandaufnahme teil, "befindlichen Bodenmaterials wirkt, wodurch der untere Teil des rohrförmigen Mantel-Rohlings fest mit dem Umfangsteil des Bodenmaterials verbunden und der untere Sand des Behälters gebildet wird,

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hantelaufnahmeteilraum oben bzw. unten einen oberen und einen unteren Randaufnahmeteil· besitzt, die breiter sind ais der übrige Mantelaufnähmeteilraum, so daß die in diesen breiteren Randaufnahmeteilen befindlichen oberen bzw. unteren Teile des rohrförmigen Mantel-Rohlings bei ihrer Erhitzung unter Bildung eines oberen bzw. unteren Randes für den Behälter nachschäumen.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Rand des Behäiters bei einer Temperatur, bei der er plastisch ist, in dem breiteren oberen Randaufnahmeteil abwärtsgepreßt wird, so daß er einen kompakteren oberen Rand von hoher Dichte bildet.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Rand des Behälters bei einer Temperatur, bei der er plastisch ist, in dem breiteren unteren Randaufnähmeteil aufwärtsgepreßt wird, so daß er einen kompakteren unteren Rand von hoher Dichte bildet und dadurch der untere Teil des rohrförmigen llantels noch fester mit dem Umfangsteil des Bodenmaterials verbunden wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der obere und.der untere Rand danach bei einer Temperatur, bei der sie plastisch sind, in den breiteren oberen bzw. unteren Randaufnähmeteil abwärts- bzw. aufwärtsgepreßt werden, so daß sie einen,kompakteren oberen bzw. unteren Rand von hoher Dichte bilden.

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8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung einer thermoplastischen Schaumkunstharzfolie, aus der kein zum Einrollen genügend biegsamer Rohling ausgeschnitten werden kann, die Folie vor dem Ausschneiden des Rohlings zwischen den Walzen mindestens eines Preßwalzenpaars auf eine geringere Stärke gepreßt wird, so daß der aus der gepreßten Folie ausgeschnittene Rohling genügend biegsam, aber weniger steif ist, und zum Ausgleich eines Teils des Steifheitsverlustes des Rohlings dessen Zellenstruktur durch Erhitzen verändert wird.

9· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastische Schaumkunstharzfolie aus Schaumpolystyrol, Schaumpolyäthylen oder Schaumpolyvinylchlorid besteht.

1Oo Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastische Schaumkunstharzfolie ein Schäumverhälthis über etwa 7 besitzt.

11· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenmaterial· aus Schaumpolystyrol, Schaump.olyäthyien oder schaumpolyvinylchlorid in Form eines Pulvers, von Perlen, eines gepreßten Pulvers oder einer Folie oder aus ungeschäumtem Polystyrol, Polyäthylen oder Polyvinylchlorid in Form eines gepreßten Pulvers oder einer ^olie oder aus einem Phenol- oder Harnstoffharz in Form' eines Pulvers oder eines gepreßten Pulvers besteht.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenmaterial aus Pappe, wasserdichter Pappe, Papier, einem Holzblatt, Aluminiumfolie oder Weißblech besteht.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ,daß die Breite des Mantelaufnahmeteilraums kleiner ist als das Dreifache der Wandstärke des rohrförmigen Mantel-Rohlings.

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14« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der miteinander zu verschweißenden Flächen der einander gegenüberliegenden Endteile des rohrförmigen Mantel-Rohlings vor dem Erhitzen mit einem hitzeempfindlichen Bindemittel überzogen wird«,

15ο Verfahren nqch Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet₉ daß die fest mit dem unteren Endteil des rohrförmigen Mantel-Rohlings zu verbindende Fläche des Umfangsteils des Bodenmaterials mit dem Mtzeempfindlichen Bindemittel überzogen wird»

16. Torrichtung zum Herstellen eines Behälters, gekennzeichnet durch eine Einrollmaschine zum Einrollen eines aus einer thermoplastischen Schaumkunstharzfolie ausgeschnittenen Mantel-Rohlings für einen Behälter zu einem Rohr derart, daß die dünneren Endteile des Rohlings einander etwas überlappen, einen Stempel und eine Matrize zur Begrenzung eines zwischen ihnen befindliche^ vorherbestimmten, begrenzten lOrmhohlraums, in dem der rohrförmige Mantel-Rohling, und ein Bodenmaterial· für den Behälter unter atmosphärischem Druck oder unter einem Vakuum erhitzt werden künnen₅ ohne daß der rohrförmige Rohling in der Umfangsrichtung beträchtlich schrumpft, so daß die einander überlappenden Bndteile miteinander verschweißt werden und gleichzeitig das untere Ende des rohrförmigen Mantel-Rohlings mit dem. Umfangsteil· des Bodenmaterials verschweißt oder auf andere Weise fest verbunden wird, und eine Einrichtung zum Erhitzen und AbkübJLen des Stempel·s und der Matrize,

17» Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel· unten einen scharf einwärts abgesetzten ΐ-eil· und die Matrize im oberen Seil· ihrer Innenwandung eine ringförmige Vertiefung und unten einen einwärts abgesetzten Bodenteil· besitzt j der von dem Grund der Matrize vorsteht und ais Auflager für das Bodenmaterial dient, wobei die ringförmige Vertiefung einen breiteren Randaufnahmeraum bildet₉ in dem der obere' Rand des Behälters ausgebildet wird_s und der scharf einwärts abgesetste Teil des Stempels und der einwärts abgesetzte Bodenteil· der Matrize einen breiteren unteren Randaufnahmeteil· begrenzen,

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in dem der untere Rand des Behälters ausgebildet wird, wenn der Stempel und die Matrize so angeordnet sind, daß sie den zwischen ihnen befindlichen, vorherbestimmten, begrenzten SOrmhohlraum begrenzen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel und die Matrize mit je einem Preßwerkzeug für den oberen bzw* unteren Rand des Behälters versehen sind, das obere Randpreßwerkzeug dazu dient, während der Erhitzung den im plastischen Zustand befindlichen, oberen Rand in dem breiteren oberen Randaufnahme teil abwärtszupressen, der von der ."Vertiefung der Matrize, der Außenseite des Stempels und dem unteren Ende des oberen Randpreßwerkzeuges begrenzt ist, und das untere Randpreßweri:zeug dazu dient, während der Erhitzung den im plastischen Zustand befindlichen, unteren Rand in dem breiteren unteren Randaufnahme teil aufwärtszupressen, der von dem scharf einwärts abgesetzten Teil des Stempels, dem einwärts abgesetzten Bodenteil der ilatrize und der Innenwandung der Matrize begrenzt ist.

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